KR20030056486A - 서보모터의 폭주제어 장치와 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터의 엔코더로부터 발생되는 엔코더신호에 의해 속도값과 가속도값을 연산하여 모터의 이상유무를 검출함에 의해 모터의 폭주를 방지할 수 있도록 하는 모터의 폭주방지 장치와 그 방법을 제공한다.

이를 위해 본 발명은 신호 발생기로부터의 위치요구신호를 연산하여 3상의 PWM신호를 발생하는 디지털신호 처리기와, 3상의 PWM신호를 교류신호로 변환하여 모터를 회전구동시키는 인버터, 상기 모터의 회전구동에 따른 위치값을 나타내는 엔코더신호를 발생하는 엔코더를 갖춘 서보모터 구동장치에 있어서, 상기 디지털신호 처리기는; 상기 엔코더로부터의 엔코더신호를 미분하여 속도값을 연산하는 속도 연산부와, 상기 속도 연산부로부터의 속도값을 미분하여 가속도값을 연산하는 가속도 연산부 및, 사용자로부터 입력되는 기준 파라미터값을 상기 속도값 및 가속도값과 비교하여 모터의 폭주상태를 검출한 판단 결과로서 폭주방지신호를 발생하는 판단 처리부로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

서보모터의 폭주제어 장치와 그 방법{Apparatus for controlling run-away of a servo motor and method therefore}

본 발명은 서보모터의 폭주제어 장치와 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모터의 엔코더가 고장나거나 모터의 자체적인 이상 발생에 의한 폭주현상을미연에 방지하기 위한 서보모터의 폭주제어 장치와 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 서보모터는 대형의 구동장비로부터 소형의 작동기구에 이르기까지 다양한 분야에 걸쳐서 해당 장비 또는 기구를 작동시키기 위한 주요한 동력부로서 적용되어 있는 바, 그러한 서보모터를 구동시키기 위해서는 서보모터 구동회로가 필요하게 된다.

도 1은 일반적인 서보모터 구동회로를 나타낸 블록구성도로서, 이는 신호발생기(2)와, 디지털신호 처리기(4), 인버터(6), 모터(8) 및, 엔코더(10)로 구성된다.

동 도면에서, 상기 디지털신호 처리기(4)는 상기 신호발생기(2)로부터의 위치요구신호(Position Demand Signal)를 상기 엔코더(10)로부터의 엔코더신호와 합성하여 모터(8)의 회전구동을 위한 3상 구동신호를 발생하게 된다.

여기서, 상기 디지털신호 처리기(4)는 상기 신호발생기(2)로부터의 위치요구신호를 상기 엔코더(10)로부터의 엔코더신호와 합성하여 속도요구신호(Velocity Demand Signal)를 발생하는제 2합성기(12)와, 상기 제 2합성기(12)로부터의 속도요구신호를 엔코더(10)로부터의 엔코더신호와 합성하여 토크요구신호(Torque Demand Signal)를 발생하는 제 2합성기(14), 제 2합성기(14)로부터의 속도요구신호와 엔코더(10)로부터의 엔코터신호를 통해 구동되어 모터(8)의 회전구동을 위한 3상의 PWM신호를 발생하는 3상 구동부(16)를 포함하여 구성된다.

상기 인버터(6)는 상기 디지털신호 처리기(4)로부터의 3상의 PWM신호를 교류신호로 변환하여 상기 모터(8)를 회전구동시키게 되고, 상기 엔코더(10)는 상기 모터(8)의 회전구동에 따른 위치값을 검출하여 엔코더신호를 발생하게 된다.

그러나, 이러한 종래의 서보모터 구동회로는 모터의 정확한 회전구동의 위치를 파악하기 위해 엔코더를 채용하고 있지만, 그 엔코더에서는 단지 모터축의 위치를 파악하고 모터의 속도만을 파악할 수 있도록 되어 있기 때문에, 모터의 이상발생이나 엔코더의 고장 등에 의해 발생되는 폭주현상을 검출하기가 어렵도록 되어 있어서 안전사고 및 기계부의 심각한 손상을 초래할 수 있다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 그 목적은 모터의 엔코더로부터 발생되는 엔코더신호에 의해 속도값과 가속도값을 연산하여 모터의 이상유무를 검출함에 의해 모터의 폭주를 방지할 수 있도록 하는 서보모터의 폭주제어 장치와 그 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 서보모터 구동회로를 나타낸 블럭구성도,

도 2는 본 발명에 따른 폭주제어장치가 적용된 서보모터 구동회로를 나타낸 블럭구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

20:신호발생기, 22:디지털신호 처리기(DSP),

24:인버터, 26:모터,

28:엔코더, 30,32:합성기,

34:3상 구동부, 36:속도 연산부,

38:가속도 연산부, 40:파라미터 입력부,

42:판단 처리부.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 장치에 따르면, 신호 발생기로부터의 위치요구신호를 연산하여 3상의 PWM신호를 발생하는 디지털신호 처리기와, 3상의 PWM신호를 교류신호로 변환하여 모터를 회전구동시키는 인버터, 상기 모터의 회전구동에 따른 위치값을 나타내는 엔코더신호를 발생하는 엔코더를 갖춘 서보모터 구동장치에 있어서, 상기 디지털신호 처리기는; 상기 엔코더로부터의 엔코더신호를 미분하여 속도값을 연산하는 속도 연산부와, 상기 속도 연산부로부터의 속도값을 미분하여 가속도값을 연산하는 가속도 연산부 및, 사용자로부터 입력되는 기준 파라미터값을 상기 속도값 및 가속도값과 비교하여 모터의 폭주상태를 검출한 판단결과로서 폭주방지신호를 발생하는 판단 처리부로 구성된 것을 특징으로 하는 서보모터의 폭주제어 장치를 제공한다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 방법에 따르면, 디지털신호 처리기로부터 발생되는 3상의 PWM신호를 인버터에서 교류신호로 변환하여 모터를 회전구동시키고, 상기 모터의 회전구동에 따른 위치값을 나타내는 엔코더신호를 발생하는 서보모터의 구동방법에 있어서, 상기 엔코더로부터의 엔코더신호를 미분하여 속도값을 연산하는 단계와, 상기 속도값을 미분하여 가속도값을 연산하는 단계, 상기 속도값과 가속도값을 사용자로부터 입력받은 기준 파라미터값과 비교하는 단계 및, 상기 속도값 및 가속도값이 기준 파라미터값보다 일정치 이상 증가하면, 폭주방지신호를 발생하여 3상 PWM신호의 발생을 정지시킴에 의해 모터의 회전구동을 중지시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 서보모터의 폭주제어 방법을 제공한다.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

즉, 도 2는 본 발명에 따른 폭주제어 장치가 적용된 서보모터 구동회로를 나타낸 블록구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 서보모터 폭주제어 장치는 신호발생기(20)와, 디지털신호 처리기(22), 인버터(24), 모터(26), 엔코더(28), 파라미터 입력부(40)로 구성된다.

상기 디지털신호 처리기(22)는 제 1 및 제 2합성부(30,32)와, 3상 구동부(34), 속도연산부(36), 가속도 연산부(38) 및, 판단 처리부(42)로 구성되는바, 상기 제 1합성기(30)는 상기 신호발생기(20)로부터의 위치요구신호와 상기 판단 처리부(42)로부터의 판단결과신호를 합성하여 속도요구신호를 발생하고, 상기 제 2합성부(32)는 상기 제 1합성부(30)로부터의 위치요구신호와 상기 판단처리부(42)로부터의 판단 결과신호를 합성하여 토크요구신호를 발생한다.

상기 3상 구동부(34)는 상기 제 2합성부(32)로부터의 토크요구신호와 상기 판단 처리부(42)로부터의 판단 결과신호를 인가받아 3상의 PWM신호를 발생하게 되는 바, 상기 판단 처리부(42)로부터의 판단 결과신호가 모터(26)의 폭주를 검출한 결과에 따른 폭주방지신호이면, 3상의 PWM신호에 대한 발생을 정지하여 모터(26)의 회전구동을 중지시키게 된다.

상기 속도 연산부(36)는 상기 엔코더(28)로부터 발생되는 모터(26)의 위치값에 해당되는 엔코더신호를 미분하여 속도값을 연산하게 되고, 상기 가속도 연산부(38)는 상기 속도 연산부(36)로부터 연산되는 모터(26)의 속도값을 미분하여 가속도값을 연산하게 된다.

동 도면에서, 상기 파라미터 입력부(40)는 사용자의 조작에 의해 모터(26)의 기준 속도 및 가속도에 대한 파라미터값을 입력하게 되고, 상기 판단 처리부(42)는 상기 파라미터 입력부(40)로부터 입력되는 파라미터값과 상기 속도 연산부(36) 및 가속도 연산부(38)로부터의 속도값 및 가속도값과 비교하여, 상기 파라미터값에 대해 속도값과 가속도값이 일정치 이상으로 증가된 것으로 판정되면 상기 모터(26)의 폭주여부를 판정하는 판단 결과신호로서 폭주방지신호를 발생하게 된다.

이어, 상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 동작에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 디지털신호 처리기(22)의 제 1합성부(30)는 신호 발생기(20)로부터의 위치요구신호를 입력받아 속도요구신호를 발생하고, 제 2합성부(32)는 상기 속도요구신호를 입력받아 토크요구신호를 발생하게 된다.

그에 따라, 상기 디지털신호 처리기(22)의 3상 구동부(34)는 상기 제 2합성부(32)로부터의 토크요구신호에 의해 3상의 PWM신호를 출력하게 되고, 인버터(24)는 3상의 PWM신호를 교류신호로 변환하여 모터(26)를 회전구동시키게 된다.

그 상태에서, 엔코더(28)는 상기 모터(26)의 회전구동에 따른 위치값을 나타내는 엔코더신호를 발생하게 되고, 상기 디지털신호 처리기(22)의 속도 연산부(36)는 상기 엔코더(28)로부터의 엔코더신호를 미분하여 속도값을 연산하게 된다.

또한, 상기 디지털신호 처리기(22)의 가속도 연산부(38)는 상기 속도 연산부(36)로부터의 속도값을 미분하여 가속도값을 연산하게 되고, 판단 처리부(42)는 파라미터 입력부(40)를 통해 사용자가 입력한 파라미터값과 상기 속도 연산부(36) 및 가속도 연산부(38)의 속도값 및 가속도값을 비교함에 따라, 상기 파라미터값에 대해 상기 속도값 및 가속도값이 일정치 이상으로 증가하는 것으로 판단하게 되면, 폭주방지신호를 발생하게 된다.

그에 따라, 상기 3상 구동부(34)에서는 상기 판단 처리부(42)로부터의 폭주방지신호를 입력받음에 따라 3상의 PWM신호의 발생을 중지시키게 되고, 상기 인버터(24)는 3상의 PWM신호를 입력받지 못하게 됨에 따라 모터(26)의 회전구동을 정지시키면서 해당 모터(26)의 폭주가 방지된다.

상기한 실시예를 갖는 본 발명은 그 실시양태에 구애받지 않고 그 기술적 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 얼마든지 다양하게 변형하여 실시할 수 있도록 되어 있음은 물론이다.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 모터의 엔코더로부터 발생되는 인코더신호를 미분하여 속도값 및 가속도값을 산출하고, 그 속도값 및 가속도값을 사용자가 입력한 파라미터값과 비교함에 의해 모터의 폭주 여부를 판정하여 폭주상태를 방지할 수 있도록 함에 따라, 모터의 폭주에 의해 발생되는 안전사고 및 기계부의 손상을 미연에 방지할 수 있다는 효과를 갖게 된다.

Claims (2)

1. 신호 발생기로부터의 위치요구신호를 연산하여 3상의 PWM신호를 발생하는 디지털신호 처리기와, 3상의 PWM신호를 교류신호로 변환하여 모터를 회전구동시키는 인버터, 상기 모터의 회전구동에 따른 위치값을 나타내는 엔코더신호를 발생하는 엔코더를 갖춘 서보모터 구동장치에 있어서,

   상기 디지털신호 처리기는;

   상기 엔코더로부터의 엔코더신호를 미분하여 속도값을 연산하는 속도 연산부와,

   상기 속도 연산부로부터의 속도값을 미분하여 가속도값을 연산하는 가속도 연산부 및,

   사용자로부터 입력되는 기준 파라미터값을 상기 속도값 및 가속도값과 비교하여 모터의 폭주상태를 검출한 판단 결과로서 폭주방지신호를 발생하는 판단 처리부로 구성된 것을 특징으로 하는 서보모터의 폭주제어 장치.
2. 디지털신호 처리기로부터 발생되는 3상의 PWM신호를 인버터에서 교류신호로 변환하여 모터를 회전구동시키고, 상기 모터의 회전구동에 따른 위치값을 나타내는 엔코더신호를 발생하는 서보모터의 구동방법에 있어서,

   상기 엔코더로부터의 엔코더신호를 미분하여 속도값을 연산하는 단계와,

   상기 속도값을 미분하여 가속도값을 연산하는 단계,

   상기 속도값과 가속도값을 사용자로부터 입력받은 기준 파라미터값과 비교하는 단계 및,

   상기 속도값 및 가속도값이 기준 파라미터값보다 일정치 이상 증가하면, 폭주방지신호를 발생하여 3상 PWM신호의 발생을 정지시킴에 의해 모터의 회전구동을 중지시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 서보모터의 폭주제어 방법.